JPS603899B2 - 薄板製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転中のドラム表面に溶湯を噴出し、該ドラ
ム表面上で固化状態に冷却して薄板にする型式の薄板製
造装置に関し、特に、薄板の厚み精度を制御するための
フィードバック量となる薄板の厚みの値を、該薄板が前
記ドラム表面上にある区間内で検出し、この検出値に基
づいて薄板の厚み精度を制御するように構成した薄板製
造装置を提供するものである。

３０〆〜１００仏程度の非常に薄い金属板（鉄系金属等
の板）を製造する装置として、回転中のドラム表面に落
陽を噴出し、該ドラム表面上で冷却固化して薄板にする
型式のものが提案されている。

この種の薄板製造装置にあっては、前述の如く板厚が非
常に小さいこと、並びに、製造速度が秒速２０〜３仇ｈ
にもおよぶことのため、薄板の厚み精度を如何に制御す
べきかという問題は、極めて重要であると同時に極めて
困難な問題である。薄鋼板等の板厚測定方法としては、
Ｘ線、ば線または８線等の放射線を使用する方法が一般
的であるが、このような測定方法を前述の薄板製造装置
に適用すると、ドラムから自由空間に放出された薄板の
表面および裏面側に放射線および受線器を設けて厚み測
定を行うことになる。

しかし、前述の薄板製造装置にこのような放射線による
厚み測定方法を適用することは、次のような欠点があり
、きわめて精度の低い測定しか行うことができない。

すなわち、薄板の厚みが極めて小さいので、自由空間に
放出された後では薄板が屈曲していたり歪んだりしてい
るので、所望の精度で厚み測定を行うことが困難である
。

また、ドラムから放出された後の位置で厚みを測定しそ
の測定値を制御装置にフィードバックしても、ノズル位
置から厚み測定位置までの距離が長くかつその間の薄板
材に対しては制御が及ばないので、厚みがまだら状に変
化し、低品質の製品しか得られないという欠点がある。

本発明の目的は以上のような従釆の欠点を解消し精密な
厚み制御を行いうる薄板製造装置を提供することである
。本発明によれば、溶湯をノズルより回転中のドラム表
面上に噴出し、該ドラム表面上で冷却して薄板にする型
式の薄板製造装置において、薄板の厚み精度を制御する
ためのフィードバック量となる薄板の厚みの値を、該薄
板が前記ドラム表面上にある区間内で検出し、この検出
値に基づいて前記ノズルからの溶湯噴出量あるいは前記
ドラムの周速等を調節することにより、薄板の厚み精度
を制御することを特徴とする薄板製造装置が提供される
。

この場合、前記薄板の厚みの値は、検出器に対向したド
ラム表面を基準にして薄板の厚みを測定することにより
検出することが好ましい。このように、冷却中の薄板が
禾だドラム表面上に熔着している間に該ドラム表面を基
準として板厚を測定し検出するので、薄板の形状は正し
く維持されべコベコすることもなく、測定誤差を非常に
小さくすることができる。

同時に、落陽噴出位置と板厚測定位置との距離を小さく
することができるので、板厚の変動を迅速に検出し、こ
れをフィードバックさせることにより精密な板厚制御を
行うことができる。以下、図面を参照して本発明の実施
例を説明する。

モー夕１川こより軸１２を中心に回転するドラム１４の
下方に、鉄等の金属の溶湯１６が溜められた炉１８が配
置されている。

該炉内の溶傷表面上には気圧空間２０が設けられ、また
、該炉の上面カバー２２には、落陽１６の内部から炉外
部へ通じる湯管２４が取付けられ、該傷管の上端にはノ
ズル２６が取付けられている。該ノズルはドラム表面１
４Ａに対向した溶濠噴出口を有し、該噴出口とドラム表
面間の隙間は流体圧シリンダ２８を作動させて炉１８を
上下させることにより調節される。炉１８のまわりには
、電源３川こ接続されたヒーター３２が設けられ、綾湯
１６の温度を制御しうるようになっている。ドラム１４
（例えば５００側〜１０００帆の直径および３仇岬〜１
００仇舷の中）の表面に隣接して巻取りドラム３４が配
置され、ドラム１４表面上で冷却された薄板３６をドラ
ム１４上から削き取って巻き取って行くようになってい
る。

該巻き取りドラムは、巻取りモータ３８によって一定ト
ルクで回転駆動されるとともに、油圧シリンダ４０およ
びベルクランク状アーム４２により移動可能に支持され
ている。巻取り量が増大すると、油圧シリンダ４川こ抗
してアーム４２が回動するので、巻取りドラム３４とド
ラム表面１４Ａとの間には常時適正な接触圧が維持され
る。炉１８内の気圧空間２０は所定気圧の不活性ガス（
例えば１．３〜１．５気圧のアルゴン）で満たされ、該
気圧によってノズル２６からの溶湯の噴出量を制御し薄
板の厚みを所定値に維持するようになっている。

この目的のため、気圧空間２０は気体シリンダ４４によ
って画定された気圧室４６に接続されるとともに、弁４
８を介して加圧ポンプ５０および真空ポンプ５２に接続
されている。前記気圧室４６を画定する気体シリンダ４
４はロッド５４を介して油圧シリンダ５６に連動されて
いる。該油圧シリンダ５６はサーボ弁５８を介して油圧
ポンプ６０およびタンク６２に接続されている。また、
前記ロッド５４の中間部はフレーム６４に支持された弾
性体６６（例えばゴム状弾性体）に係合され、いずれの
方向の移動に対しても比較的高いばね常数の弾性力によ
り抵抗を受けるように配置されている。前記油圧シリン
ダ５６並びにフレーム上の弾性体６６は前記気圧室４６
に対するアクチュェータを構成するものであり、該弾性
体６６をロッド５４に係合させることにより該アクチュ
ェータの固有振動数を高めその応答速度の向上が図られ
ている。前記ドラム表面１４Ａの、未ば簿板３６が港着
している区間に、該薄板の厚みを測定するための板厚測
定器６８が配置されている。

該板厚測定器は、薄板の厚み精度を制御するためのフィ
ードバック量となる薄板の厚みの値を検出するためのも
のである。したがって、その測定位置は溶傷噴出用ノズ
ル２６の位置に近い程正確な制御が可能であるが、測定
点での薄板は冷却固化している必要があるので、例えば
厚さ５０仏の薄板の場合、１００〜２００側またはこれ
以上の距離を有する位置が選ばれる。板厚測定器６８は
、ロール７０を軸受箱７２で支承し、これを測定台７４
に対し圧縮ばね７６を介して伸縮自在に支持し、前記ロ
ール７０で薄板３６をドラム表面１４Ａとの間で押圧す
るとともに、該ロール（または軸受箱７２）の位置を位
置検出器７８で検出するように構成されている。

厚み測定は、ドラム表面１４Ａ（板厚測定器６８に対向
したドラム表面）を基準にし、測定台７４に取付けた位
置検出器７８でドラム表面の位置とロール７０の位置と
を検出してその差により薄板の厚みおよびその変化を測
定することによって行つｏこの場合、ドラム表面１４Ａ
の偏心量等により板厚測定値に影響があるときは、ドラ
ム１４の回転位置と位置検出器７８の出力の関係を、製
造前に予めロール７０を押圧して該ドラムを回転させて
求めておき、薄板製造中に逐次その値に基づいて補正す
る。

また、ロール７０の押圧力によって薄板が榛み、その程
度が板厚測定値に影響がある場合は、薄板の榛み分の補
正をしながら板厚を精密に測定することができる。

すなわち、第１図の測定器６８を使用する際は、圧縮ば
ね７６の穣みからロールの押圧力を算出し、これより薄
板３６の榛み、さらには必要に応じロール７０およびド
ラム１４等の榛み分の補正を行えば、真の板厚に等しい
精度の高い検出値を得ることができる。さらに、第１図
の板厚測定器６８において、前記ばね７６の代りにロー
ドセル（荷重計）を使用し、該ロードセルによってロー
ル押圧力を測定するとともに該ロードセル、ロール７０
、ドラム１４および薄板３６等の総合ばね定数の関係か
ら、板厚を逆算して求め、これに基づいた補正を行いな
がら真の板厚を検出することも可能である。

さらにまた、ロール７０の押圧力と各部のばね定数との
関係かち得られた板厚の検出値に基づき、軸受箱７２を
別途設けた油圧シリンダにより変位させてロール７０の
位置を調整するようにすることも可能である。以上、板
陣測定器として、ロール７０を押圧する接触型測定器を
使用する場合を説明したが、これに代えて非接触型間隔
測定法を使用することも可能である。

非接触型間隔測定方法としては、渦電流の発生を利用し
た議導電流型、静電容量を利用した電気容量型、電波ま
たは音波の反射を利用した型等各種のものを採用するこ
とができる。これら非接触型間隔測定方法では、設定し
た基準位置からドラム表面１４Ａおよび薄板３６表面ま
での間隔を測定し、その差から薄板の厚みおよびその変
動を検出する。第２図は前記誘導電流型の測定方法の原
理を示す図であり、基準位置Ｘからドラム表面１４Ａお
よび薄板３６表面までの間隔は、各コイルＬ，，Ｌ２，
セおよびＬ４に誘導電流を流し、当該ドラム表面および
薄板表面に生じる渦電流による反作用の値から検出する
ように構成される。

コイルの数は、ドラム表面１４Ａおよび薄板表面に対し
少なくとも一個ずつ使用するが、必要に応じそれぞれに
対し二個以上使用して平均値を求めるようにすることも
できる。第１図に示した薄板製造装置においては、以上
説明した方法で測定された板厚の検出値をフィードバッ
ク量として使用する厚み制御方法として、以下に述べる
二つの方法が採用される。

なお、この一つの方法は同時に粗合せて採用することも
可能である。なお、第１図中、実線で示す経路は気圧ま
たは油圧の伝達を、点線で示す経路は電気信号の伝達を
示す。先ず、第一の板厚制御方法は、位置検出器７８か
らの検出信号を前記サーボ弁５８に与え、以下詳述する
ように炉１８の内圧すなわちその気圧空間２０の圧力を
制御することによりノズル２６からの溶湯噴出量を調整
する方法である。

実際の配置では、サーボ弁５８の開閉を制御する圧力制
御盤８０を設け、前記位置検出器７８からの厚み検出信
号および指令器８２からの指令信号の他に、炉内の気圧
空間２０の圧力検出器８４からの圧力検出信号を該圧力
制御盤に与え、これらの信号を基に計算して得られた制
御信号がサーボ弁５８に与えられる。

制御信号によりサーボ弁５８が作動すると、前記油圧ポ
ンプ６０およびタンク６２で構成された油圧動力により
、油圧シリンダ５６が作動される。該油圧シリンダが作
動すると、これにロッド５４で連動した前記気体シリン
ダ４４が同期して作動する。該気体シリンダの作動によ
りその気圧室４６の容積が変化すると、これに運通した
炉内の気圧空間２０の圧力が即応的に変化し、ノズル２
６からの溶傷噴出量の変化により薄板３６の厚みが制御
される。このような気圧空間２０の圧力による厚み制御
の応答性を向上させるため、油圧シリンダ５６と気体シ
ＩＪンダ４４とを連結する。

ツド５４に、当該制御系のばね定数を高くするための手
段、すなわちフレーム６４に取付けた弾性体６６が係合
されている。また、薄板３６の製造に伴い、炉１８内の
落陽が流出し、溶湯の湯面が低下して気圧空間２０の圧
力が低下する。

この圧力低下を防止するために、前記ロッド５４の変位
を検出き当該検出信号に基づき前記弁４８（三方弁）の
作動を制御するように配置された差動トランス８６が設
けられている。溶湯１６の湯面が低下して気圧空間２０
の圧力が低下すると、これに運通した気圧室４６の圧力
が低下し、気体シリンダ４４のピストンが第１図中左方
へ変位するので、これに連結されたロッド５４も同時に
左方へ変位する。

こうしたロッド５４の変位を差動トランス８６で検出し
、これに基づいて弁４８を作動させて加圧ポンプ５０か
ら絞り８８を介して前記気圧空間２０内へ気体（アルゴ
ン）を補充する。気体が過度に補充されたり、その他の
原因で気圧空間２０の圧力が高過ぎる状態になると、気
圧室４６の圧力も高くなり、ロッド５４は第１図中右方
へ変位する。この場合は、差動トランス８６により真空
ポンプ５２と気圧空間２０とを接続するように弁４８が
作動し、該気圧空間２０の圧力は所定気圧に維持される
。なお、前記絞り８８は気体シリンダ４４の動作により
弁４８が受ける影響を小さくするためのものである。第
二の板厚制御方法は、前記板厚測定器６８の位置検出器
７８の検出信号により、ドラム１４の周速を制御する方
法である。実際の配置では、第１図に示す如く、ドラム
１４を駆動するための前記モータ１０の速度を制御する
速度制御盤９０が設けられる。

位置検出器７８からの厚み検出信号は先ず速度指令器９
２に与えられる。該速度指令器では入力信号から薄板の
厚み変動を算出し、これに基づく速度指令信号が前記速
度制御盤９０‘こ与えられる。一方、ドラム１４の周速
の変動が速度検出器９４で検出され、その検出信号も速
度制御盤９０‘こ与えられる。速度制御盤９０１ま、こ
れら速度指令信号および速度検出信号に基づいて、モー
ター０の速度を制御し、これによって製造中の薄板３６
の板厚が制御される。以上説明した如く、板厚測定器６
８の位置検出器からの厚み検出信号に基づいて、二つの
板厚制御方法が採用されるが、ドラム１４の周速を制御
する第一の方法は、その制御系の慣性が大なるため、気
圧空間２０の気圧を制御する第二の方法に比べ応答性が
低い。

このため、実際の厚み制御では、例えば、気圧空間２０
１こ圧力制御により即応的な板厚制御を行い、該気圧空
間２０の圧力が指令器８２の基準値からはなれすぎない
ようにするためにドラム１４の周速の制御が行われてい
る。なお、第１図の薄板製造装置には、ノズル２６とド
ラム表面１４Ａとの隙間を制御するためのノズル隙間制
御盤９６、炉１８内の溶湯１６の温度を制御するための
湯温制御盤９８、並びに、ドラム１４の加減遠時に巻取
りドラム３４の薄板巻取り力（薄板の張力）変化を防止
するため該巻取りドラムのトルクを一定に制御するトル
ク制御盤１００が設けられている。前記ノズル隙間制御
盤９６は、ノズル隙間指令器１０２からの指令信号およ
びノズル隙間検出器１０４からの検出信号を受け、これ
に基づいて、前記流体圧シリンダ２８を上下動させてド
ラム表面１４Ａとノズル２６との間隔を制御する。

前記湯温制御盤９８は、湯温指令器１０６からの指令信
号および湯温検出器１０８からの検出信号を受け、これ
に基づいて、前記電源３０からヒーター３２へ与えられ
る出力を制御することにより溶湯１６の温度を制御する
。この温度制御によっても、溶湯の粘性を調節して噴出
量を加減することにより板厚制御を行うことができる。
前記トルク制御盤１０川ま、ドラム１４の速度検出器９
４から検出信号に基づき加減速補償器１１０およびトル
ク設定器１１２で算出された設定信号と、巻取りモータ
３８の電流（トルクと相関関係を有する量）を検出する
電流検出器１１４からの検出と信号を受け、これらの信
号に基づき、、巻取りモータ３８の出力トルクすなわち
巻取りドラムのトルクを所定値に制御し、薄板３６の円
滑な巻取り作動並びに薄板の切断防止を行うものである
。

前記炉１８内の気圧空間２０の気圧を制御する気圧室４
６は、第１図の実施例では気体シリンダ４４で構成され
ているが、これは第３図に示す如くゴム状の弾性体の気
体袋１１６で構成することも可能である。

第３図では、第１図中のものと対応する部分は同じ参照
番号で表示されている。サーボ弁５８によって作動する
油圧シリンダ５８のピストンには押し板１１８が設けら
れており、該押し板は気体袋１１６に押圧されている。
一方、該気体袋の内部は炉１８内の溶湯１６の傷面上の
気圧空間２０１こ達通されている。こうして、油圧シリ
ンダ５６の位置と気圧空間２０の圧力とは互いに同期し
て変動するようになっている。なお、気圧空間２０およ
び気体袋１１６内には第１図の場合と同様、不活性ガス
（アルゴン等）が充填されている。以上説明した本発明
の実施例によれば、薄板の厚み精度検出用の板厚測定器
６８をドラム表面上の薄坂上の位置に設けたので、ノズ
ル位置から測定位置までの距離を小さくすることができ
るので、ノズルからの溶傷噴出量およびドラム周速の変
化に基づく薄板の厚み変動の検出および制御を即応的に
行うことができ、薄板の厚み精度（品質）を向上させる
ことができる。

また、厚み検出は、薄板がドラム表面上に落着している
間に行うので、従来の如く自由空間で薄板が屈曲したり
操んだりすることがなく、精度の高い厚み検出を行うこ
とができる。

さらに、ロールで薄板をドラム表面に押圧し該ロールの
位置変化により厚みを測定する方法では、薄板が遠Ｄ力
によりドラム表面から多少でも離れようとすることに対
し、押圧効果によりこれを阻止するので、極めて精度の
高い厚み検出および制御を行うことができる。

こうして、本発明によれば、薄板の厚み精度を制御する
ためのフィードバック量となる薄板の厚みの値を、該薄
板がドラム表面上にある区間内で検出し、この検出値に
基づいてノズルからの溶湯噴出量あるいは前記ドラムの
周速等を調節するようにしたので、即応的かつ精度の高
い厚み制御を行にうる薄板製造装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による薄板製造装置の実施例を示す説明
図、第２図は板厚測定器の変更実施例を示す説明図、第
３図は気圧室およびこれと油圧シリンダとの連結部の変
更実施例を示す説明図である。 １４・・・ドラム、１４Ａ・・・ドラム表面、１６・・
・溶湯、１８・・・炉、２０・・・気圧空間、３４・・
・巻取りドラム、３６・・・薄板、６８・・・板厚測定
器（薄板の厚み検出器）、７０…ロール、７８・・・位
置検出器、８０・・・圧力制御盤、９０・・・速度制御
盤（ドラム周速）、９４・・・速度検出器（ドラム周速
）、Ｌ，Ｌ２，｝，Ｌ・・・非接触型間隔測定器、１１
６・・・気体袋。 第１図 弟ｚ図 弟３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶湯をノズルより回転中のドラム表面上に噴出し、
   該ドラム表面上で冷却して薄板する型式の薄板製造装置
   において、薄板の厚み精度を制御するためのフイードバ
   ツク量となる薄板の厚みの値をを、該薄板が前記ドラム
   表面上にある区間内で検出し、この検出値に基づいて前
   記ノズルからの溶湯噴出量あるいは前記ドラムの周速等
   を調節することにより、薄板の厚み精度を制御すること
   を特徴とする薄板製造装置。 ２ 前記第１項記載の薄板製造装置において、薄板の厚
   みの値を、検出器に対向したドラム表面を基準にして薄
   板の厚みを測定することにより検出することを特徴とす
   る薄板製造装置。 ３ 前記第１項または第２項記載の薄板製造装置におい
   て、ドラム上の薄板をロールでドラム表面に押圧し、該
   ロールの位置変位量により薄板の厚みを測定し、この測
   定値に基づき薄板の厚み制御を行うことを特徴とする薄
   板製造装置。 ４ 前記第３項記載の薄板製造装置において、前記ロー
   ルの位置変位量に対し、該ロールの押圧力による薄板の
   撓みを補正して、薄板の厚みを検出することを特徴とす
   る薄板製造装置。 ５ 前記第２項記載の薄板製造装置において、設定した
   基準位置から前記ドラム表面および薄板表面までの間隔
   を非接触型間隔測定法で測定し、その差で薄板の厚みを
   検出することを特徴とする薄板製造装置。